(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速チェンバーを囲繞するヨーク体部を有するマグネットヨークと、
加速チェンバー内に配置された荷電粒子を所望の経路に沿って導くための磁場を発生させるためのマグネットアセンブリであって、該磁場は加速チェンバーを通りかつマグネットヨーク内部を伝播しており、該磁場の一部分はマグネットヨークの外部に漏洩磁場として逃げ出るマグネットアセンブリと、
ヨーク体部に直に結合されている、加速チェンバー内に真空を導入するように構成された真空ポンプであって、前記マグネットヨークは該真空ポンプが７５ガウスを超える磁場を受けないように寸法設定されている真空ポンプと、
を備え、
前記ヨーク体部は加速チェンバーに流体結合されたポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを形成しており、前記真空ポンプは該ＰＡキャビティ内に位置決めされている、
サイクロトロン。
【請求項２】
加速チェンバーを囲繞するヨーク体部を有するマグネットヨークと、
加速チェンバー内に配置された荷電粒子を所望の経路に沿って導くための磁場を発生させるためのマグネットアセンブリであって、該磁場は加速チェンバーを通りかつマグネットヨーク内部を伝播しており、該磁場の一部分はマグネットヨークの外部に漏洩磁場として逃げ出るマグネットアセンブリと、
ヨーク体部に直に結合されている、加速チェンバー内に真空を導入するように構成された真空ポンプであって、真空を生成するために回転式ファンを有する無流体ポンプとした真空ポンプと、
を備え、
前記ヨーク体部は加速チェンバーに流体結合されたポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを形成しており、前記真空ポンプは該ＰＡキャビティ内に位置決めされている、
サイクロトロン。
【請求項３】
前記マグネットヨークは真空ポンプが５０ガウスを超える磁場を受けないような寸法設定としている、請求項１または２に記載のサイクロトロン。
【請求項４】
前記ヨーク体部は荷電粒子が所望の経路に沿って導かれる空間をその間に有する相対する極頂部を備えており、該極頂部間の位置的な平均磁場強度は少なくとも１テスラである、請求項１乃至３のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項５】
前記真空ポンプはターボ分子ポンプ又は、真空を生成するために回転式ファンを有する無流体ポンプである、請求項１乃至４のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項６】
前記ヨーク体部は該ヨーク体部のエンベロープを画定する外部表面を有しており、前記真空ポンプが該エンベロープ内部に少なくとも部分的に配置されている、請求項１乃至５のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項７】
前記真空ポンプはヨーク体部に直に隣接して結合されており、該真空ポンプが受ける磁場が５０ガウスを超えない、請求項１乃至６のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項８】
前記真空ポンプは重力方向を基準として１０度を超える角度を形成する長手方向軸に沿って方向付けされている、請求項１乃至７のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項９】
前記真空ポンプは重力方向を基準として１０度を超える角度を形成する長手方向軸の周りに回転するファンを含むターボ分子ポンプである、請求項１乃至８のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のサイクロトロンと、
アイソトープを生成するための荷電粒子を受け取るように位置決めされたターゲット容器と、
を備えるアイソトープ生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、本出願と同時に提出した「ＩＳＯＴＯＰＥ  ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＣＹＣＬＯＴＲＯＮ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＤＵＣＥＤ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＳＴＲＡＹ  ＦＩＥＬＤＳ」と題する整理番号：２３６０９９（５５３−１４４２ＵＳ）の特許出願並びに「ＩＳＯＴＯＰＥ  ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＣＹＣＬＯＴＲＯＮ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＭＡＧＮＥＴ  ＹＯＫＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＰＵＭＰ  ＡＣＣＥＰＴＡＮＣＥ  ＣＡＶＩＴＹ」と題する整理番号：２３６０９８（５５３−１４４１ＵＳ）の特許出願（これらはいずれも参照によりその全体を組み込むものとする）に開示した主題に関連する主題を含む。
【０００２】
本発明の実施形態は全般的にはサイクロトロンに関し、またさらに詳細には放射性アイソトープの生産に使用されるサイクロトロンに関する。
【背景技術】
【０００３】
放射性アイソトープ（放射性核種ともいう）は、医学的な治療、撮像及び研究に関する幾つかの用途、並びに医学関連でないその他の用途を有する。放射性アイソトープを生産するシステムは典型的には、荷電粒子のビームを加速し該ビームをターゲット材料内に導いてアイソトープを生成するサイクロトロンなどの粒子加速器を含む。サイクロトロンは電場及び磁場を用いて粒子を加速しこれを加速チェンバー内部のうずまき様の軌道に沿って導く。サイクロトロンの使用において、加速させた粒子と相互作用する可能性がある望ましくない気体粒子を除去するために加速チェンバーは真空化される。例えば加速させる粒子が負の水素イオン（Ｈ-）である場合、加速チェンバー内部の水素ガス分子（Ｈ2）または水分子が水素イオンから弱結合の電子を引きはがす可能性がある。イオンがこの電子を引きはがされると、イオンが中性の粒子に変わり、加速チェンバー内部の電場及び磁場の影響をもはや受けなくなる。この中性の粒子は回収不能に失われ、また加速チェンバー内部に望ましくない別の反応を生じさせることもあり得る。
【０００４】
加速チェンバーの真空状態を維持するために、サイクロトロンはチェンバーに流体結合させた真空システムを用いている。しかし従来の真空システムは、品質や特性が望ましくないことがあった。例えば従来の真空システムは、大型でありかつ広い空間を必要とする可能性がある。このことは、特にサイクロトロン及び真空システムを元々大型のシステムを用いるように設計されていない病室で使用しなければならない場合において問題となることがある。さらに既存の真空システムでは、多数のポンプ（様々なタイプのポンプを含む）、バルブ、パイプ、クランプなど幾つかの構成要素を相互接続させるのが典型的である。真空システムを有効に動作させるためには、各構成要素を（例えば、センサや計器を介して）監視しこれらの構成要素の幾つかを個別に制御することが必要となることがある。さらに、幾つかの構成要素を相互接続させると、部品の損傷や摩耗のために漏れが生じることがある界面や領域が多くなることがある。このことによって、真空システムのメンテナンスが高コストになりかつ時間がかかることになりかねない。
【０００５】
上記のことに加えて、従来の真空システムでは拡散ポンプを用いることがある。例えば周知の真空システムの１つでは、幾つかの拡散ポンプが加速チェンバーに流体結合されている。これらの拡散ポンプは作用流体（例えば、オイル）を用い、このオイルを沸騰させて蒸気にしこの蒸気をジェットアセンブリを通るように導くことによって真空を生成している。しかし拡散ポンプ内部のオイルは、サイクロトロンの加速チェンバー内に逆流（ｂａｃｋｓｔｒｅａｍ）することがある。こうなると気体粒子を除去する真空システムの能力が低下し、これによりサイクロトロンの効率にマイナスの影響を及ぼすことがある。さらに、加速チェンバー内部のオイルによって放電が誘発され、電場を発生させるためにサイクロトロンが使用する電気構成要素が損傷することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５４６３２９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、加速チェンバーから望ましくない気体粒子を除去する改良型の真空システムが必要とされている。さらに、周知の真空システムと比べて必要なスペースをより小さくし、必要なメンテナンスをより少なくし、より複雑でなくし、あるいはコストをより低くした真空システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
加速チェンバーを囲繞するヨーク体部を有するマグネットヨークを含む一実施形態によるサイクロトロンを提供する。本サイクロトロンはさらに、荷電粒子を所望の経路に沿って導くための磁場を発生させるためのマグネットアセンブリを含む。このマグネットアセンブリは加速チェンバー内に配置される。磁場は、加速チェンバーを通りかつマグネットヨーク内部を伝播するが、この磁場の一部分はマグネットヨークの外部に漏洩磁場として逃げ出る。本サイクロトロンはさらに、ヨーク体部に直に結合された真空ポンプを含む。この真空ポンプは、加速チェンバー内に真空を導入するように構成されている。このマグネットヨークは、真空ポンプが７５ガウスを超える磁場を受けないように寸法設定している。
【０００９】
加速チェンバーを囲繞するヨーク体部を有するマグネットヨークを含む別の実施形態によるサイクロトロンを提供する。本サイクロトロンはさらに、荷電粒子を所望の経路に沿って導くための磁場を発生させるためのマグネットアセンブリを含む。このマグネットアセンブリは加速チェンバー内に配置される。磁場は、加速チェンバーを通りかつマグネットヨーク内部を伝播するが、この磁場の一部分はマグネットヨークの外部に漏洩磁場として逃げ出る。本サイクロトロンはさらに、ヨーク体部に直に結合された真空ポンプを含む。この真空ポンプは、加速チェンバー内に真空を導入するように構成されている。この真空ポンプは真空を生成するために回転式ファンを有する無流体ポンプである。
【００１０】
加速チェンバーを囲繞するヨーク体部を有するマグネットヨークを含むさらに別の実施形態によるアイソトープ生産システムを提供する。本アイソトープ生産システムはさらに、荷電粒子を所望の経路に沿って導くための磁場を発生させるためのマグネットアセンブリを含む。このマグネットアセンブリは加速チェンバー内に配置される。磁場は、加速チェンバーを通りかつマグネットヨーク内部を伝播するが、この磁場の一部分はマグネットヨークの外部に漏洩磁場として逃げ出る。本アイソトープ生産システムはさらに、ヨーク体部に直に結合された真空ポンプを含む。この真空ポンプは、加速チェンバー内に真空を導入するように構成されている。このマグネットヨークは、真空ポンプが７５ガウスを超える磁場を受けないように寸法設定している。本アイソトープ生産システムはさらに、アイソトープを生成するために荷電粒子を受け取るように位置決めされたターゲットシステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に従って形成したアイソトープ生産システムのブロック図である。
【図２】一実施形態に従って形成したサイクロトロンの側面図である。
【図３】図２に示したサイクロトロンの底部分の側面図である。
【図４】図２に示したサイクロトロンで使用し得る真空ポンプ及びターボ分子ポンプの側面図である。
【図５】図２に示したサイクロトロンで使用し得るヨーク体部の一部分の斜視図である。
【図６】図２に示したサイクロトロンで使用し得るマグネット及びヨークアセンブリの平面図である。
【図７Ａ】サイクロトロンの底部分についてその中で受ける磁場を示している正面断面図である。
【図７Ｂ】サイクロトロンの底部分についてその中で受ける磁場を示している正面断面図である。
【図８】別の実施形態に従って形成したアイソトープ生産システムの斜視図である。
【図９】図６に示したアイソトープ生産システムで使用し得る代替的なサイクロトロンの側面断面図である。
【図１０Ａ】ポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを通過して広がる面に沿ったＰＡキャビティ内部で受ける磁場を表したグラフである。
【図１０Ｂ】ポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを通過して広がる面に沿ったＰＡキャビティ内部で受ける磁場を表したグラフである。
【図１０Ｃ】ポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを通過して広がる面に沿ったＰＡキャビティ内部で受ける磁場を表したグラフである。
【図１０Ｄ】ポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを通過して広がる面に沿ったＰＡキャビティ内部で受ける磁場を表したグラフである。
【図１０Ｅ】ポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティを通過して広がる面に沿ったＰＡキャビティ内部で受ける磁場を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一実施形態に従って形成したアイソトープ生産システム１００のブロック図である。システム１００は、イオン源システム１０４、電場システム１０６、磁場システム１０８及び真空システム１１０を含む幾つかのサブシステムを有するサイクロトロン１０２を含む。サイクロトロン１０２の使用中において、イオン源システム１０４を通じて荷電粒子がサイクロトロン１０２内部に配置される、またはこの中に注入される。磁場システム１０８及び電場システム１０６は、荷電粒子の粒子ビーム１１２を生成する際に互いに協働するような対応する場を生成する。この荷電粒子は加速されサイクロトロン１０２内部で所定の経路に沿って導かれる。システム１００はさらに、抽出システム１１５とターゲット材料１１６を含んだターゲットシステム１１４とを有する。
【００１３】
アイソトープの生成のために、サイクロトロン１０２によって粒子ビーム１１２が抽出システム１１５を通りビーム輸送経路１１７に沿いかつターゲットシステム１１４の中まで導かれ、これにより粒子ビーム１１２は対応するターゲットエリア１２０に配置されたターゲット材料１１６上に入射する。システム１００は、別々のターゲット材料１１６Ａ〜Ｃを配置させている複数のターゲットエリア１２０Ａ〜Ｃを有することがある。粒子ビーム１１２が異なるターゲット材料１１６上に入射するように粒子ビーム１１２に対してターゲットエリア１２０Ａ〜Ｃをシフトさせるためにシフト用デバイスまたはシステム（図示せず）を用いることがある。シフト過程の間も同様に真空を維持させることがある。別法としてサイクロトロン１０２及び抽出システム１１５が粒子ビーム１１２を１つの経路だけに沿って導くのではなく、異なるターゲットエリア１２０Ａ〜Ｃのそれぞれに対する一意の経路に沿って粒子ビーム１１２を導くことがある。
【００１４】
上述したサブシステムのうちの１つまたは幾つかを有するアイソトープ生産システム及び／またはサイクロトロンの例は、米国特許第６，３９２，２４６号、同第６，４１７，６３４号、同第６，４３３，４９５号及び同第７，１２２，９６６号並びに米国特許出願第２００５／０２８３１９９号（そのいずれも、参照によりその全体を組み入れるものとする）に記載されている。追加の例はさらに、米国特許第５，５２１，４６９号、同第６，０５７，６５５号並びに米国特許出願第２００８／００６７４１３号及び第２００８／０２５８６５３号（そのいずれも、参照によりその全体を組み入れるものとする）で提供される。
【００１５】
システム１００は、医学的な撮像、研究及び治療のみならず、科学的な研究や解析など医学関連でないその他の用途に関しても使用し得る放射性アイソトープ（放射性核種ともいう）を生産するように構成されている。核医学（ＮＭ）撮像や陽電子放出断層（ＰＥＴ）撮像などの医学的目的で用いられる場合に、その放射性アイソトープをトレーサと呼ぶこともある。一例としてシステム１００は、18Ｆ-アイソトープを液体形態で、11ＣアイソトープをＣＯ2として、また13ＮアイソトープをＮＨ3として作製するために陽子を発生させることがある。これらのアイソトープの作製に用いられるターゲット材料１１６は、濃縮18Ｏの水、天然の14Ｎ2ガス、及び16Ｏの水とすることがある。システム１００はさらに、15Ｏガス（酸素、二酸化炭素及び一酸化炭素）並びに15Ｏ標識した水を生成するために重陽子を発生させることもある。
【００１６】
幾つかの実施形態ではそのシステム１００は1Ｈ-テクノロジーを用いると共に荷電粒子をビーム電流が概ね１０〜３０μＡの低エネルギー（例えば、約７．８ＭｅＶ）にしている。こうした実施形態では、負の水素イオンが加速されてサイクロトロン１０２を通りかつ抽出システム１１５内まで導かれる。この負の水素イオンは次いで、抽出システム１１５の引きはがしフォイル（図示せず）に当たり、これにより電子対が除去されて粒子を正イオン（1Ｈ+）にする。しかし代替的な実施形態では、その荷電粒子を1Ｈ+、2Ｈ+及び3Ｈｅ+などの正イオンとすることがある。こうした代替的な実施形態では、抽出システム１１５は、ターゲット材料１１６の方向に粒子ビームを導く電場を発生させる静電偏向器を含むことがある。
【００１７】
システム１００は、異なるシステムの様々な構成要素に冷却用流体や作用流体を輸送し対応する構成要素が発生させた熱を吸収する冷却システム１２２を含むことがある。システム１００はさらに、技師が様々なシステム及び構成要素の動作を制御するために使用し得る制御システム１１８を含むことがある。制御システム１１８は、サイクロトロン１０２及びターゲットシステム１１４の近傍にあるいはこれらから離して配置させた１つまたは複数のユーザインタフェースを含むことがある。図１には図示していないがシステム１００はさらに、サイクロトロン１０２及びターゲットシステム１１４のための１つまたは複数の放射シールドを含むことがある。
【００１８】
システム１００は、医学的撮像や治療で使用するための個別の用量などアイソトープを所定の量またはロットで生産することがある。上に掲げた例示的なアイソトープ形態に関するシステム１００の生産能力は、18Ｆ-では２０μＡにおいて約１０分未満で５０ｍＣｉ、11ＣＯ2では３０μＡにおいて約３０分未満で３００ｍＣｉ、また13ＮＨ3では２０μＡにおいて約１０分未満で１００ｍＣｉとなることがある。
【００１９】
さらにシステム１００は、限られたスペース内部に保持できるようなサイズ、形状及び重量をシステム１００が有するように周知のアイソトープ生産システムに関して低減したスペースを使用することがある。例えばシステム１００は、病院や臨床設定など元々は粒子加速器向けに建てられていない既存の部屋の内部に収容されることがある。このため、サイクロトロン１０２、抽出システム１１５、ターゲットシステム１１４並びに冷却システム１２２の１つまたは複数の構成要素は、限られたスペース内に収容できるようなサイズ及び形状とした共通のハウジング１２４内部に保持されることがある。一例では、ハウジング１２４が利用する総体積を２ｍ3とすることがある。ハウジング１２４に関する可能な寸法は、最大幅２．２ｍ、最大高さ１．７ｍ及び最大奥行１．２ｍを含むことがある。ハウジングとその内部にあるシステムの合成重量は概ね１００００ｋｇであることがある。ハウジング１２４は、ポリエチレン（ＰＥ）及び鉛から製作されると共に、サイクロトロン１０２からの中性子束及びガンマ線を減衰させるように構成された厚さを有することがある。例えばハウジング１２４は、中性子束を減衰させるハウジング１２４の所定の部分に沿って少なくとも約１００ｍｍの厚さ（サイクロトロン１０２を囲繞する内表面とハウジング１２４の外表面の間で計測）を有することがある。
【００２０】
システム１００は、荷電粒子を所定のエネルギーレベルまで加速するように構成されることがある。例えば、本明細書に記載した幾つかの実施形態は、概ね１８ＭｅＶ以下のエネルギーまで荷電粒子を加速する。別の実施形態ではそのシステム１００は、概ね１６．５ＭｅＶ以下のエネルギーまで荷電粒子を加速する。具体的な実施形態ではそのシステム１００は、概ね９．６ＭｅＶ以下のエネルギーまで荷電粒子を加速する。さらに具体的な実施形態ではそのシステム１００は、概ね７．８ＭｅＶ以下のエネルギーまで荷電粒子を加速する。
【００２１】
図２は、一実施形態に従って形成したサイクロトロン２００の側面図である。サイクロトロン２００は、加速チェンバー２０６を囲繞するヨーク体部２０４を有するマグネットヨーク２０２を含む。ヨーク体部２０４は、その間に延びる厚さがＴ1である相対する側面２０８及び２１０を有し、またさらにその間に延びる長さがＬである上端部及び底端部２１２及び２１４を有する。ヨーク体部２０４は、側面２０８及び２１０を上端部及び底端部２１２及び２１４に対して接合させる遷移領域またはコーナー２１６〜２１９を含むことがある。より具体的には、上端部２１２はコーナー２１６及び２１７によってそれぞれ側面２１０及び２０８に接合されており、また底端部はコーナー２１９及び２１８によってそれぞれ側面２１０及び２０８に接合されている。この例示的実施形態では、ヨーク体部２０４は実質的に円形の断面を有しており、このためその長さＬはヨーク体部２０４の直径を意味することがある。ヨーク体部２０４は、鉄から製造されると共に、サイクロトロン２００を動作させたときに所望の磁場を発生させるようなサイズ及び形状とさせることがある。
【００２２】
図２に示すようにヨーク体部２０４は、加速チェンバー２０６をその間に画定している対向するヨーク区画２２８及び２３０に分割することができる。ヨーク区画２２８及び２３０は、マグネットヨーク２０２の中間面２３２に沿って互いに隣接して位置決めされるように構成されている。図示したようにサイクロトロン２００は、中間面２３２が水平プラットフォーム２２０と直角に延びるように（重力に対して）垂直方向に向けることがある。プラットフォーム２２０は、サイクロトロン２００の重量を支えるように構成されており、これは例えば部屋の床やセメントの厚板とすることができる。サイクロトロン２００はヨーク区画２２８と２３０（及び、対応する側面２１０と２０８のそれぞれ）の間でこれを通って水平に延びる中心軸２３６を有している。中心軸２３６は、ヨーク体部２０４の中心を通って中間面２３２と垂直に延びている。加速チェンバー２０６は、中間面２３２と中心軸２３６の交点に配置された中央領域２３８を有する。幾つかの実施形態ではその中央領域２３８は加速チェンバー２０６の幾何学中心にある。図のようにマグネットヨーク２０２は、中心軸２３６の上を延びる上側部分２３１と中心軸２３６の下を延びる下側部分２３３とを含む。
【００２３】
ヨーク区画２２８及び２３０は、中間面２３２を横断して加速チェンバー２０６内部で互いに対向する極２４８と２５０のそれぞれを含む。極２４８及び２５０は極ギャップＧPによって互いに分離されることがある。極２４８は極頂部２５２を含み、かつ極２５０はこの極頂部２５２と対面した極頂部２５４を含む。極２４８及び２５０並びに極ギャップＧPは、サイクロトロン２００の動作時に所望の磁場が生成されるようなサイズ及び形状としている。例えば、幾つかの実施形態では、その極ギャップＧPを３ｃｍとすることがある。
【００２４】
サイクロトロン２００はさらに、加速チェンバー２０６の内部またはこの近傍に配置させたマグネットアセンブリ２６０を含む。マグネットアセンブリ２６０は、極２４８及び２５０によって荷電粒子が所望の経路に沿って導かれるような磁場の生成を容易にするように構成されている。マグネットアセンブリ２６０は、距離Ｄ1の位置で中間面２３２を横断して互いから離間させた対向する１対のマグネットコイル２６４及び２６６を含む。マグネットコイル２６４及び２６６は例えば、銅合金の抵抗性コイルとすることがある。別法として、マグネットコイル２６４及び２６６をアルミニウム合金とすることがある。このマグネットコイルは実質的に円形とし中心軸２３６の周りに延びるようにすることがある。ヨーク区画２２８及び２３０によって、対応するマグネットコイル２６４及び２６６のそれぞれを受け容れるようなサイズ及び形状としたマグネットコイルキャビティ２６８及び２７０のそれぞれを形成させることがある。さらに図２に示したようにサイクロトロン２００は、マグネットコイル２６４及び２６６を加速チェンバー２０６から分離させかつマグネットコイル２６４及び２６６の適所での保持を容易にするチェンバー壁２７２及び２７４を含むことがある。
【００２５】
加速チェンバー２０６は、中心軸２３６の周りをうずまき状に取り巻きかつ実質的に中間面２３２に沿ったまま維持した所定の湾曲した経路に沿った荷電粒子（例えば、１Ｈ-イオン）のその中での加速を可能にするように構成されている。この荷電粒子は当初中央領域２３８の近傍に位置決めされる。サイクロトロン２００を稼働させると、荷電粒子の経路は中心軸２３６の周りを回ることがある。図示した実施形態では、サイクロトロン２００はイソクロナス・サイクロトロンであり、またこのために荷電粒子の軌道は中心軸２３６の周りで湾曲した部分とより直線的な部分とを有する。しかし本明細書に記載した実施形態はイソクロナス・サイクロトロンに限定されるものではなく、別のタイプのサイクロトロン及び粒子加速器を含む。図２に示すように、荷電粒子が中心軸２３６の周りを回る際に、荷電粒子は加速チェンバー２０６の上側部分２３１では紙面から突き出てくるようになり、かつ加速チェンバー２０６の下側部分２３３では紙面に入り込むようになることがある。荷電粒子が中心軸２３６の周りを回ると、荷電粒子の軌道と中央領域２３８の間に延びる半径Ｒが増大する。荷電粒子が軌道に沿った所定の箇所に達すると、荷電粒子は抽出システム（図示せず）内にまたはこれを通るように導かれかつサイクロトロン２００から出るように導かれる。
【００２６】
加速チェンバー２０６は、粒子ビーム１１２の形成前及び形成中は真空状態とすることがある。例えば、粒子ビームを生成する前の加速チェンバー２０６の圧力は概ね１×１０-7ミリバールとすることがある。粒子ビームを起動させて中央領域２３８に配置させたイオン源（図示せず）内にＨ2ガスを流しているとき、加速チェンバー２０６の圧力は概ね２×１０-5ミリバールとすることがある。このためサイクロトロン２００は、中間面２３２の近傍とし得る真空ポンプ２７６を含むことがある。真空ポンプ２７６は、ヨーク体部２０４の端部２１４から半径方向外方に突き出した部分を含むことがある。より詳細には以下で検討することにするが、真空ポンプ２７６は加速チェンバー２０６を真空化するように構成したポンプを含むことがある。
【００２７】
幾つかの実施形態ではそのヨーク区画２２８及び２３０は、加速チェンバー２０６に（例えば、修復やメンテナンスの目的で）アクセスできるように互いに向かう移動並びに互いから離れる移動を可能とさせることがある。例えばヨーク区画２２８及び２３０は、ヨーク区画２２８及び２３０と並んで延びるヒンジ（図示せず）によって接合させることがある。対応するヨーク区画（複数のこともある）をヒンジの軸の周りでピボットさせることによって、ヨーク区画２２８と２３０のいずれかまたはこの両方を開くことができる。別の例ではそのヨーク区画２２８及び２３０は、ヨーク区画の一方をもう一方から直線状に離れるように横方向に動かすことによって互いから分離させることができる。しかし代替的な実施形態ではそのヨーク区画２２８及び２３０は、一体に形成させることや、加速チェンバー２０６が（例えば、マグネットヨーク２０２の加速チェンバー２０６内まで繋がった穴または開口部を通して）アクセスを受けたときに互いの封止を維持させることがある。代替的な実施形態ではそのヨーク体部２０４は、分割を均等としない区画を有することがあり、かつ／または３つ以上の区画を含むことがある。例えばそのヨーク体部は、マグネットヨーク５０４に関連して図８に示すように３つの区画を有することがある。
【００２８】
加速チェンバー２０６は、中間面２３２に沿いかつこれの周りで実質的に対称に延びる形状を有することがある。例えばその加速チェンバー２０６は実質的に円盤状とすると共に、極頂部２５２と２５４の間に画定される内側空間領域２４１と、チェンバー壁２７２と２７４の間に画定される外側空間領域２４３と、を含むことがある。サイクロトロン２００の動作時における粒子の軌道は空間領域２４１の内部にあることがある。加速チェンバー２０６はさらに、真空ポンプ２７６の方向に繋がる通路Ｐ1（図３参照）など、空間領域２４３から半径方向外方に繋がった通路を含むことがある。
【００２９】
さらに図２に示したように、ヨーク体部２０４はヨーク体部２０４のエンベロープ２０７を画定する外部表面２０５を有する。エンベロープ２０７は、外部表面２０５により画定されるヨーク体部２０４の全体形状と、僅かなキャビティ、切り出し部、窪みを除けば概ね同等の形状を有する（例証を目的として、図２ではエンベロープ２０７をヨーク体部２０４より大きく示している）。例えばエンベロープ２０７の一部分を端部２１４の外部表面２０５により画定される面に沿って延びる破線で示している。図２に示すようにエンベロープ２０７の断面は、側面２０８及び２１０の外部表面２０５、端部２１２及び２１４、並びにコーナー２１６〜２１９によって画定された八角形である。さらに詳細には以下で検討することにするがこのヨーク体部２０４は、構成要素やデバイスのエンベロープ２０７内への貫通を可能にする通路、切り出し部、窪み、キャビティその他を形成することがある。
【００３０】
さらに極２４８及び２５０（またより具体的には、極頂部２５２及び２５４）は荷電粒子が所望の経路に沿って導かれているその間にある空間領域２４１で分離されることがある。マグネットコイル２６４及び２６６も空間領域２４３によって分離されることがある。具体的にはチェンバー壁２７２及び２７４は、その間に空間領域２４３を有することがある。さらに、空間領域２４３の周辺は、加速チェンバー２０６の周辺も画定している壁面３５４によって画定されることがある。壁面３５４は、中心軸２３６の周りに周回方向に延びることがある。図示したように空間領域２４１は、中心軸２３６に沿って極ギャップＧP（図３）に等しい距離だけ延びており、また空間領域２４３は中心軸２３６に沿って距離Ｄ1だけ延びている。
【００３１】
図２に示すように空間領域２４３は中心軸２３６の周りで空間領域２４１を囲繞する。空間領域２４１及び２４３は一体となって加速チェンバー２０６を形成することがある。したがって図示した実施形態ではサイクロトロン２００は、単に空間領域２４１を囲繞しこれによりサイクロトロンの加速チェンバーとして空間領域２４３を画定するだけの別のタンクや壁は含んでいない。より具体的には真空ポンプ２７６は空間領域２４３を通して空間領域２４１に流体結合されている。空間領域２４１に入る気体は、空間領域２４１から空間領域２４３を通って真空化されることがある。真空ポンプ２７６は空間領域２４３に流体結合させている。
【００３２】
図３は、サイクロトロン２００の、より具体的には下側部分２３３の拡大側面断面図である。ヨーク体部２０４は、加速チェンバー２０６上に直接開いたポート２７８を画定することがある。真空ポンプ２７６は、ポート２７８の位置でヨーク体部２０４に直に結合されることがある。ポート２７８は、望ましくない気体粒子をそこを通って流入させる真空ポンプ２７６内への入口または開口部を提供する。ポート２７８は、ポート２７８を通過する気体粒子に対する所望のコンダクタンスが与えられるような形状（並びに、サイクロトロン２００に関する別の要因や寸法）とすることがある。例えばポート２７８は、円形、正方形様、あるいは別の幾何学形状を有することがある。
【００３３】
真空ポンプ２７６は、ヨーク体部２０４により形成されるポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティ２８２の内部に位置決めされる。ＰＡキャビティ２８２は、加速チェンバー２０６に流体結合されると共に加速チェンバー２０６の空間領域２４３上に開いており、また通路Ｐ1を含むことがある。ＰＡキャビティ２８２内部に位置決めされると、真空ポンプ２７６の少なくとも一部分はヨーク体部２０４のエンベロープ２０７（図２）の内部に来る。真空ポンプ２７６は、中央領域２３８または中心軸２３６から中間面２３２に沿って半径方向外方に突き出ることがある。真空ポンプ２７６の突き出しは、ヨーク体部２０４のエンベロープ２０７を超えることも超えないこともある。一例として真空ポンプ２７６は、加速チェンバー２０６とプラットフォーム２２０の間に配置させること（すなわち、真空ポンプ２７６が加速チェンバー２０６の直ぐ下側に配置されること）がある。別の実施形態ではその真空ポンプ２７６はさらに、別の箇所で中央領域２３８から中間面２３２に沿って半径方向外方に突き出ることがある。例えば真空ポンプ２７６は、図２の加速チェンバー２０６の上側や後ろ側とすることがある。代替的な実施形態ではその真空ポンプ２７６は、側面２０８と２１０のうちの一方から中心軸２３６と平行な方向で突き出ることがある。さらに、図３には真空ポンプ２７６を１つだけ示しているが、代替的な実施形態では複数の真空ポンプを含むことがある。さらにヨーク体部２０４は、追加的なＰＡキャビティを有することがある。
【００３４】
より具体的には真空ポンプ２７６はポート２７８の位置でヨーク体部２０４に直に結合され、ヨーク体部２０４とプラットフォーム２２０の間に重力方向ＧFを基準とした向きで位置決めされることがある。真空ポンプ２７６は、真空ポンプ２７６の長手方向軸２９９が重力方向ＧFで延びる（すなわち、ＧFと長手方向軸２９９が互いに平行に延びる）ように方向付けされることがある。代替的な実施形態ではその真空ポンプ２７６の長手方向軸２９９は重力方向ＧFに対して角度θを形成することがある。角度θは例えば、１０度を超えることがある。別の実施形態ではその角度θは約９０度である。別の実施形態ではその角度θは９０度を超えている。図示したように角度θは、重力方向に沿って延びる軸と中心軸２３６が形成する面に沿って回転する（すなわち、角度θは紙面に出入するように延びる軸の周りに回転する）ことがある。しかしこの角度θはまた、中間面２３２に沿って回転させることもある。このため真空ポンプ２７６は長手方向軸２９９が中間面２３２に沿って半径方向で中心部分２３８の方向に延びるように方向付けされることがある。
【００３５】
具体的な実施形態ではその真空ポンプ２７６は、ターボ分子ポンプまたは無流体真空ポンプである。オイル拡散ポンプを用いる周知の真空システムは、オイルが加速チェンバー内に漏れ入ることがあるため上述のような角度θに方向付けできないことがある。しかし本明細書に記載したポンプのうちの幾つか（例えば、ターボ分子ポンプ）では、加速チェンバー２０６内に漏れ入るような流体を必要としないため、ヨーク体部２０４に直に結合されると共に、１０度を超える角度θで方向付けすることができる。さらにこうしたポンプは、９０度または少なくとも部分的に倒立状態となった角度θに方向付けされることがある。
【００３６】
真空ポンプ２７６は、タンク壁２８０とその中に保持された真空またはポンプアセンブリ２８３とを含む。タンク壁２８０は、ＰＡキャビティ２８２内部に収容されかつその中にポンプアセンブリ２８３が保持されるようなサイズ及び形状としている。例えばタンク壁２８０は、サイクロトロン２００からプラットフォーム２２０まで延びるような実質的に円形の断面を有することがある。別法としてそのタンク壁２８０は、別の断面形状を有することがある。タンク壁２８０はポンプアセンブリ２８３が有効に動作できるようにその内部に十分な空間を備えることがある。壁面３５４は開口部３５６を画定することがあり、またヨーク区画２２８及び２３０はポート２７８の近傍にある対応するリム部分２８６及び２８８を形成することがある。リム部分２８６及び２８８は、開口部３５６からポート２７８まで延びる通路Ｐ1を画定することがある。ポート２７８は通路Ｐ1及び加速チェンバー２０６上に開くと共に、直径Ｄ2を有する。開口部３５６は直径Ｄ5を有する。直径Ｄ2及びＤ5は、サイクロトロン２００が放射性アイソトープ生産の際に所望の効率で動作できるように構成されることがある。例えば直径Ｄ2及びＤ5は、極ギャップＧPを含む加速チェンバー２０６のサイズ及び形状、並びにポンプアセンブリ２８３の動作コンダクタンスに基づかせることがある。具体的な一例ではその直径Ｄ2は約２５０ｍｍ〜約３００ｍｍとすることがある。
【００３７】
ポンプアセンブリ２８３は、サイクロトロン２００が放射性アイソトープ生産について所望の動作効率を得られるように加速チェンバー２０６を有効に真空化させる１つまたは複数のポンプデバイス２８４を含むことがある。ポンプアセンブリ２８３は、１つまたは複数の運動量輸送（ｍｏｍｅｎｔｕｍ−ｔｒａｎｓｆｅｒ）タイプのポンプ、正変位タイプのポンプ及び／または別のタイプのポンプを含むことがある。例えばポンプアセンブリ２８３は、拡散ポンプ、イオンポンプ、極低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）ポンプ、ロータリーベイン（ｒｏｔａｒｙ  ｖａｎｅ）または粗引き（ｒｏｕｇｈｉｎｇ）ポンプ、及び／またはターボ分子ポンプを含むことがある。ポンプアセンブリ２８３はさらに、１つのタイプのポンプを複数台を含むことや、異なるタイプを用いたポンプの組み合わせを含むことがある。ポンプアセンブリ２８３はまた、上述のポンプに関する異なる特徴やサブシステムを用いた混成ポンプを有することもある。図３に示すようにポンプアセンブリ２８３はまた、空気を周辺の大気中に放出できるようにロータリーベインまたは粗引きポンプ２８５に対して直列に流体結合させることがある。
【００３８】
さらにポンプアセンブリ２８３は、換気バルブ、計器、封止、オイル、排出パイプを含む追加的なポンプ、タンクやチェンバー、コンジット、ライナー、バルブなど気体粒子を除去するための別の構成要素を含むことがある。さらにポンプアセンブリ２８３は、冷却システムを含むことや、冷却システムに接続されることがある。さらにポンプアセンブリ２８３全体をＰＡキャビティ２８２の内部（すなわち、エンベロープ２０７の内部）に収容することがあり、あるいは別法として、構成要素のうちの１つまたは幾つかのみをＰＡキャビティ２８２の内部に配置させることがある。この例示的実施形態ではポンプアセンブリ２８３は、少なくとも部分的にＰＡキャビティ２８２の内部に配置させた少なくとも１つの運動量輸送タイプの真空ポンプ（例えば、拡散ポンプまたはターボ分子ポンプ）を含む。
【００３９】
図のように真空ポンプ２７６は、加速チェンバー２０６内部の圧力センサ３１２と連絡可能に結合されることがある。加速チェンバー２０６が所定の圧力に達すると、ポンプデバイス２８４を自動的に作動させる、あるいは自動的に停止させることができる。図示していないが、加速チェンバー２０６またはＰＡキャビティ２８２内部に追加的なセンサを存在させることがある。
【００４０】
図４は、一実施形態に従って形成した真空ポンプ２７６（図２）として使用し得るターボ分子ポンプ３７６の側面図を表している。ターボ分子ポンプ３７６は、ヨーク体部２０４に直に結合される（すなわち、ヨーク体部に対する結合は、ヨーク体部２０４から離れてＰＡキャビティを出るように延びるコンジットやダクトを介さない）ことがある。ターボ分子ポンプ３７６は、中心軸２９０に沿ってマグネットヨークのポート３７８とプラットフォーム３７５の間を延びることがある。ターボ分子ポンプ３７６は、回転式ファン３０５と動作可能に結合させた電動機３０２を含む。回転式ファン３０５は、回転子ブレード３０４と固定子ブレード３０６の１段または複数段を含むことがある。各回転子ブレード３０４及び固定子ブレード３０６は、中心軸２９０に沿って延びる回転軸２９１から半径方向外方に突き出ている。使用時にターボ分子ポンプ３７６はコンプレッサと同様に動作する。回転子ブレード３０４、固定子ブレード３０６及び回転軸２９１は、中心軸２９０の周りに回転する。通路Ｐ2に沿って流れる気体粒子は、ポート３７８を通ってターボ分子ポンプ３７６に入ると共に、最初に１組の回転子ブレード３０４に当たる。回転子ブレード３０４は、気体粒子が加速チェンバー２０６（図３）などのサイクロトロンの加速チェンバーから遠ざるように押される形状としている。固定子ブレード３０６は対応する回転子ブレード３０４に隣接して位置決めされると共に、さらに加速チェンバーから遠ざけるように気体粒子を押している。この過程はファン３０５の回転子及び固定子ブレード３０４及び３０６の残りの段にわたって継続させ、加速チェンバーから離れてターボ分子ポンプ３７６の底部領域３９２に向かう方向に空気の流れを動かしている（矢印Ｆによってこの流れの方向を示す）。気体粒子がターボ分子ポンプ３７６の底部領域３９２に達すると、気体粒子は排出管またはコンジット３０８と通ってターボ分子ポンプ３７６から押し出されることがある。排出管３０８は加速チェンバーから除去される空気をタンク壁３８０から突き出たアウトレット３１０を通って導く。アウトレット２１０は、ロータリーベインまたは粗引きポンプ（図示せず）に流体結合させることがある。
【００４１】
図５は、ヨーク区画２２８の分離斜視図であり、また極２４８、コイルキャビティ２６８及び真空ポンプ２７６（図２）のポート２７８（図２）に繋がる通路Ｐ1をより詳細に表している。Ｘ、Ｙ及びＺ軸は、図５のヨーク区画２２８の向きを示している。中間面２３２はＸ軸及びＹ軸によって形成される。中心軸２３６はＺ軸に沿って延びている。ヨーク区画２２８は、図２に示した長さＬに等しい直径Ｄ3を含む実質的に円形の体部を有する。ヨーク区画２２８は、リング部分３２１の内部に画定された側面開放型（ｏｐｅｎ−ｓｉｄｅｄ）キャビティ３２０を含む。リング部分３２１は、中心軸２３６の周りに延びると共に側面開放型キャビティ３２０の周辺を画定する内表面３２２を有する。さらにヨーク区画２２８は、リング部分３２１の周りに延びる外部表面３２６を有する。リング部分３２１の半径方向厚Ｔ2は内表面３２２と外部表面３２６の間で画定される。
【００４２】
図示したように極２４８は、側面開放型キャビティ３２０の内部に配置される。リング部分３２１及び極２４８は互いに同軸性であると共に、その中を通って延びる中心軸２３６を有する。極２４８及び内表面３２２によって、これらの間にコイルキャビティ２６８の少なくとも一部分が画定される。幾つかの実施形態ではそのヨーク区画２２８は、リング部分３２１に沿って延びると共に放射状線２３７及び２３９によって画定される面と平行な係合用表面３２４を含む。係合用表面３２４は、ヨーク区画２２８及び２３０を中間面２３２（図２）に沿って互いに係合させたときに、ヨーク区画２３０の対向する係合用表面（図示せず）と係合するように構成されている。
【００４３】
図のようにヨーク区画２２８は、通路Ｐ1及びＰＡキャビティ２８２（図３）を部分的に画定するヨーク窪み３３０を含むことがある。ヨーク区画２３０は、ヨーク体部２０４（図２）によって通路Ｐ1及びＰＡキャビティ２８２が形成されるように同様の形状としたヨーク窪み３４０（図６参照）を有することがある。ヨーク窪み３３０は、ヨーク体部２０４が完全に形成されたときに真空ポンプ２７６を受け容れられるような形状としている。例えばヨーク窪み３３０は、形状を矩形とすると共にヨーク区画２２８内まで中心軸２３６の方向に奥行Ｄ4を延ばすことができる切り出し部３４１を有することがある。この切り出し部３４１はさらに、ヨーク区画２２８の弧部分に沿って延びる幅Ｗ1を有することがある。さらにヨーク区画２２８は、ポート２７８（図３）または通路Ｐ1を部分的に画定する棚状部分３４９を形成することがある。棚状部分３４９及び切り出し部３４１を含む窪み３３０は、サイクロトロン２００（図２）の動作時における磁場に対する影響が最小または無影響となるようなサイズ及び形状とすることがある。
【００４４】
一実施形態では、粒子と相互作用し得る表面３２２及び別の任意の表面の全部または一部分を、銅でめっきしている。銅めっきしたこの表面は、多孔性の鉄表面に関する影響を低減するように構成されている。一実施形態では、真空ポンプ２７６の内部表面は銅めっき処理を含むことがある。さらに銅めっきした内部表面は表面抵抗を低減するように構成されることがある。
【００４５】
図示していないが、ヨーク区画２２８の半径方向厚Ｔ2を通って延びる追加的な穴、開口部または通路を存在させることがある。例えば、半径方向厚Ｔ2を通って延びるようなＲＦフィードスルーや別の電気接続を存在させることがある。さらに、粒子ビームがサイクロトロン２００（図２）から出る箇所であるビーム出口チャンネルを存在させることがある。さらに、加速チェンバー２０６内部の構成要素を冷却するために冷却システム（図示せず）に半径方向厚Ｔ2を通って延びるコンジットを有させることがある。
【００４６】
図示した実施形態ではサイクロトロン２００は、磁極２４８の極頂部２５２が山部３３１〜３３４及び谷部３３６〜３３９を含む扇形からなる配列を形成しているようなイソクロナス・サイクロトロンである。以下でより詳細に検討することにするが、山部３３１〜３３４及び谷部３３６〜３３９は極２５０（図２）の対応する山部及び谷部と相互作用し、荷電粒子の経路を集束させるための磁場を発生させる。
【００４７】
図６は、ヨーク区画２３０の平面図である。ヨーク区画２３０は、ヨーク区画２２８（図２）に関連して記載したのと同様の構成要素及び特徴を有することがある。例えばヨーク区画２３０は、磁極２５０をその内部に配置させて有する側面開放型キャビティ４２０を画定するリング部分４２１を含む。リング部分４２１は、ヨーク区画２２８の係合用表面３２４（図５）を係合するように構成された係合用表面４２４を含むことがある。図のように、ヨーク区画２３０はヨーク窪み３４０を含む。ヨーク体部２０４（図２）を完全に形成させたときに、切り出し部３４１（図５）及び切り出し部３４５の組み合わせによってＰＡキャビティ２８２、真空ポート２７８及び通路Ｐ1が形成される。ＰＡキャビティ２８２は、真空ポンプ２７６をその内部に収容できかつ真空ポート２７８を円形とし得るように実質的に立方体またはボックスの形状とさせることがある。しかし代替的な実施形態では、そのＰＡキャビティ２８２及びポート２７８は別の形状を有することがある。
【００４８】
極２５０の極頂部２５４は、山部４３１〜４３４と谷部４３６〜４３９とを含む。ヨーク区画２３０はさらに、半径方向内方で互いの方向に及び極２５０の中心４４４の方向に延びる無線周波数（ＲＦ）電極４４０及び４４２を含む。ＲＦ電極４４０及び４４２は、ステム４４５及び４４７のそれぞれから延び出る中空のディー４４１及び４４３のそれぞれを含む。ディー４４１及び４４３は、谷部４３６及び４３８のそれぞれの内部に配置させている。ステム４４５及び４４７はリング部分４２１の内表面４２２に結合させることがある。図のようにヨーク区画２３０は、極２５０及び内表面４２２の周りに配列させた複数のインターセプションパネル４７１〜４７４を含むことがある。インターセプションパネル４７１〜４７４は、加速チェンバー２０６内部で遺失の粒子を捕獲するように位置決めされている。インターセプションパネル４７１〜４７４はアルミニウムを含むことがある。ヨーク区画２３０はさらに、同じくアルミニウムを含み得るビームスクレイパー４８１〜４８４を含むことがある。
【００４９】
ＲＦ電極４４０及び４４２は、図１を参照して記載した電場システム１０６などのＲＦ電極システムを形成することがあり、ＲＦ電極４４０及び４４２によって加速チェンバー２０６（図２）内部の荷電粒子が加速される。ＲＦ電極４４０及び４４２は互いに協働して、所定の周波数（例えば、１００ＭＨｚ）に同調させた誘導性素子と容量性素子を含む共振系を形成する。ＲＦ電極システムは、１つまたは複数の増幅器と連絡した発振器を含むことがある高周波発電機（図示せず）を有することがある。ＲＦ電極システムはＲＦ電極４４０と４４２の間に交番する電気ポテンシャルを生成しており、これにより荷電粒子が加速される。
【００５０】
図７Ａ及び７Ｂは、底部分２３３が受ける磁場を示しているサイクロトロン２００（図２）の底部分２３３の断面図である。図７ＡはＸ軸及びＹ軸により形成される中間面２３２（図２）に沿って得たものであり、また図７ＢはＹ軸及びＺ軸により形成される面に沿って得たものである。例証を目的として、真空ポンプ２７６（図２）を図示していない。しかし真空ポンプ２７６は、ターボ分子ポンプ、非拡散ポンプ、回転式ファンを有する無流体ポンプを含む上で検討した真空ポンプのうちのいずれとすることもできる。サイクロトロン２００の動作時に、サイクロトロン２００が発生させた磁場は所望の領域から逃れて磁場を望まない領域に入ることがある。こうした磁場のことは一般に「漏洩磁場」と呼んでいる。図７Ａ及び７Ｂは、ＰＡキャビティ２８２に影響を及ぼす漏洩磁場を表している。これらの漏洩磁場は磁場方向線Ｂで示している。ＰＡキャビティ２８２内部の磁場は、２つの成分を含むことがある。すなわち、真空ポート２７８を通ってＰＡキャビティ２８２内まで貫通する極２４８と２５０の間（または、極頂部２５２と２５４の間）に生じる磁場（磁場方向線ＢPOLESで示す）と、ＰＡキャビティ２８２を通って戻される反対方向に導かれた磁場（磁場方向線ＢRETURNで示す）と、である。磁場方向線ＢPOLES及びＢRETURNがさらに真空ポート２７８より遠くに延びるに従って、対応した磁場の大きさは低下する。さらにＢPOLESとＢRETURNは互いに反対方向に導かれた磁場であり、ＰＡキャビティ２８２内部で受ける磁場の大きさがさらに低下することがある。
【００５１】
図７Ａ及び７Ｂに示したようサイクロトロン２００は、ＰＡキャビティ２８２内部に漏洩磁場を生じさせるような平均磁場を極２４８と２５０の間に発生させるように構成されることがある。こうした実施形態ではその真空ポンプ２７６は依然として、少なくとも部分的にＰＡキャビティ２８２の内部に、かつ／または少なくとも部分的にヨーク体部２０４のエンベロープ２０７の内部に位置決めされることがある。例えばＰＡキャビティ２８２内部に生じる漏洩磁場は、真空ポンプ２７６がＰＡキャビティ２８２内部で有効に動作できるように低減または制限させることがある。本明細書で使用する場合に、ＰＡキャビティ２８２の内部及び／またはエンベロープ２０７の内部に位置決めされていながら「有効に動作する」ことには、真空ポンプ２７６が商業的に妥当な期間にわたって動作することを含む。例えば真空ポンプ２７６は、大きな損傷を受けたり真空ポンプ２７６の交換を必要とせずに数年にわたって動作することができる。
【００５２】
ヨーク体部２０４及びＰＡキャビティ２８２の寸法は、ＰＡキャビティ２８２内部で受ける磁場が所定の値を超えないように構成させることがある。より具体的には、奥行Ｄ4、ヨーク体部２０４の厚さＴ2、幅Ｗ1（図７Ａ）、幅Ｗ2（図７Ｂ）、並びに真空ポート２７８の直径Ｄ2のうちの１つまたは幾つかを、ＰＡキャビティ２８２内部の磁場が所定の値を超えないようなサイズ及び形状とすることがある。例えば奥行Ｄ4は厚さＴ2の半分（１／２）より大きくすることがある。さらにヨーク体部２０４は、例えば厚さＴ2と奥行Ｄ4の差とし得る厚さＴ3を有するリム３９０を画定することがある。直径Ｄ2及び厚さＴ3は、所定のレベルのコンダクタンスを可能とするのみならず、ＰＡキャビティ２８２内部で受ける磁場を所定の値まで低下させられるようなサイズ及び形状とさせることがある。一実施形態ではその厚さＴ2は概ね２００ｍｍであり、奥行Ｄ4は１５０ｍｍを超えることがあり、また直径Ｄ2は概ね３００ｍｍである。しかし、ヨーク体部２０４の上述の寸法は単に例示であって限定の意図ではない。代替的な実施形態ではヨーク体部２０４の寸法を別の値とすることがある。
【００５３】
このためサイクロトロン２００は、真空ポンプ２７６が受ける磁場の大きさが所定の値を超えないように構成させることがある。例えば、極２４８と２５０の間の平均磁場を少なくとも１テスラとすることがあり、また真空ポンプ２７６が受ける磁場を約７５ガウス未満とすることがある。さらに詳細には、極２４８と２５０の間の平均磁場を少なくとも１テスラとすることがあり、また真空ポンプ２７６が受ける磁場を約５０ガウス未満とすることがある。別の実施形態では、極２４８と２５０の間の平均磁場を少なくとも１．５テスラとすることがあり、また真空ポンプ２７６が受ける磁場を約７５ガウス未満とすることがあり、あるいは約５０ガウス未満とすることがある。さらに詳細には、極２４８と２５０の間の平均磁場が１テスラまたは１．５テスラのときに、真空ポンプ２７６が受ける磁場を約３０ガウス未満とすることがある。
【００５４】
真空ポンプ２７６（例えば、ターボ分子ポンプ）は真空ポート２７８と直接結合させることがある。しかし真空ポンプ２７６は、ＰＡキャビティ２８２の中に（すなわち、加速チェンバー２０６から離して）真空ポンプ２７６の真空ポート２７８からの離間をより大きくするような距離で位置決めすることがある。幾つかの実施形態では、真空ポート２７８の位置で受ける磁場は真空ポンプ２７６が有効に動作できるような所定の値を超えることがある。しかしこうした実施形態では、真空ポンプ２７６の電動機や回転式ファンなどその動作構成要素は、これらの動作構成要素が受ける磁場によって真空ポンプ２７６の有効な動作が妨げられないように真空ポンプ２７６の内部に配置されることがある。
【００５５】
さらに代替的な実施形態ではそのＰＡキャビティ２８２は、その内部に位置決めされて真空ポンプ２７６を囲繞するシールドを有することがある。このシールドは、真空ポンプ２７６が受ける磁場を減衰させるために使用されることがある。
【００５６】
図１０Ａ〜１０Ｅは、ＰＡキャビティを通過した広がる面に沿ってＰＡキャビティ内部で受ける磁場を表したグラフである。具体的には図１０Ａ〜１０Ｅは、ヨーク体部の幾何学中心から（すなわち、図５に示すようなＸ軸に沿い）かつＰＡキャビティの幅または直径に沿った（すなわち、図５に示すようにＹまたはＺ軸に沿った）離れた距離でＰＡキャビティが受ける磁場を表している。図１０Ａ〜１０ＥのＰＡキャビティは、加速チェンバーの近傍の開口部からポートまで延びた通路Ｐ1（図３）と同様の通路を有する。図１０Ａ〜１０Ｅでは、開口部は２５０ｍｍの直径を有しかつポートは３００ｍｍの直径を有する。図１０Ａはメジアン面２３２（図２）またはＸＹ面（図５）などのメジアン面に沿った磁場の大きさを表しており、図１０ＢはＸＹ面内の磁場のｚ成分を表しており、図１０ＣはＹＺ面に沿った磁場の大きさを表しており、図１０ＤはＹＺ面内の磁場のｚ成分を表しており、図１０ＥはＹＺ面内の磁場のｙ成分を表している。
【００５７】
図１０Ａ〜１０Ｅに示したようにＰＡキャビティ内部の磁場は、ＰＡキャビティを貫通する及びこの中まで貫通する極間の磁場からの成分とヨーク体部の材料（例えば、鉄）ではなくＰＡキャビティを通る経路をとる反対方向に導かれたヨーク磁場の成分という２つの成分を含む。図１０Ａ〜１０Ｅは、磁場の大きさ並びにポートを通る直交する２つの面（メジアン面ｚ＝０及び対称面ｘ＝０）内の支配的磁場成分を表している。
【００５８】
図８は、一実施形態に従って形成したアイソトープ生産システムの斜視図である。システム５００は病院や臨床設定内で使用されるように構成されており、またシステム１００（図１）及びサイクロトロン２００（図２〜６）で使用されるのと同様の構成要素及びシステムを含むことがある。システム５００は、患者に使用される放射性アイソトープが作成されるサイクロトロン５０２及びターゲットシステム５１４を含むことがある。サイクロトロン５０２は、サイクロトロン５０２を作動させたときに荷電粒子が所定の経路に沿って移動する加速チェンバー５３３を画定している。サイクロトロン５０２は使用時に、荷電粒子を所定のまたは希望するビーム経路５３６に沿って加速すると共に、この粒子をターゲットシステム５１４のターゲットアレイ５３２に導いている。ビーム経路５３６は加速チェンバー５３３からターゲットシステム５１４内まで延びており、これを破線で示している。
【００５９】
図９はサイクロトロン５０２の断面図である。図示したようにサイクロトロン５０２は、サイクロトロン２００（図２）と同様の特徴及び構成要素を有する。しかしサイクロトロン５０２は、互いに挟み合された３つの区画５２８〜５３０を備えることがあるようなマグネットヨーク５０４を含む。より具体的にはこのサイクロトロン５０２は、ヨーク区画５２８と５３０の間に配置されたリング区画５２９を含む。リングとヨーク区画５２８〜５３０を図のように互いに重ね合わせたときに、ヨーク区画５２８及び５３０は中間面５３４を横断して互いに対面すると共に、マグネットヨーク５０４の加速チェンバー５０６をその中に画定する。図示したようにリング区画５２９は、真空ポンプ５７６のポート５７８に続く通路Ｐ3を画定することがある。真空ポンプ５７６は、真空ポンプ２７６（図２）と同様の特徴及び構成要素を有することがあり、またこれをターボ分子ポンプ３７６（図４）などのターボ分子ポンプとすることがある。
【００６０】
図８に戻るとシステム５００は、互いに対面するように開いた状態にした移動可能な隔壁５５２及び５５４を含むシュラウドまたはハウジング５２４を含むことがある。図８に示すように、隔壁５５２と５５４の両方を開放位置としている。ハウジング５２４は放射のシールドを容易にする材料を含むことがある。例えばハウジングは、ポリエチレンを含むこと、また任意選択では鉛を含むことがある。閉じているときに隔壁５５４は、ターゲットシステム５１４のターゲットアレイ５３２及びユーザインタフェース５５８を覆うことがある。隔壁５５２は閉じたときにサイクロトロン５０２を覆うことがある。
【００６１】
図のようにサイクロトロン５０２のヨーク区画５２８は開放位置と閉鎖位置の間で移動可能とすることがある（図８は開放位置を表しており、また図９は閉鎖位置を表している）。ヨーク区画５２８は、ヨーク区画５２８に対して扉や蓋のようにスイング式で開くこと並びに加速チェンバー５３３に対するアクセスを提供することを可能とさせるようにヒンジ（図示せず）に対して取り付けられることがある。さらにヨーク区画５３０（図９）は、開放位置と閉鎖位置の間で移動可能とさせることや、リング区画５２９（図９）に対して封止させるかリング区画５２９（図９）と一体に形成させることがある。
【００６２】
さらに真空ポンプ５７６は、リング区画５２９のポンプチェンバー５６２及びハウジング５２４の内部に配置されることがある。ポンプチェンバー５６２は、隔壁５５２及びヨーク区画５２８が開放位置にあるときにアクセスを受けることができる。図示したように真空ポンプ５７６は、ポート５７８の中心を通って水平支持体５２０から延びる垂直軸が中央領域５３８と交差するようにして加速チェンバー５３３の中央領域５３８の下側に配置されている。図のようにヨーク区画５２８及びリング区画５２９は、シールド窪み５６０を有することがある。このシールド窪み５６０を通ってビーム経路５３６が延びている。
【００６３】
本明細書に記載した実施形態は、医学用途の放射性アイソトープの生成に限定するように意図しておらず、別のアイソトープを生成することや別のターゲット材料を使用することもあり得る。さらに図示した実施形態では、サイクロトロン２００は垂直向きのイソクロナス・サイクロトロンである。しかし代替的な実施形態は、別の種類のサイクロトロンや別の向き（例えば、水平方向）を含むことがある。
【００６４】
上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書内に記載した材料の寸法及びタイプが本発明のパラメータを規定するように意図していても、これらは決して限定ではなく実施形態の例示にすぎない。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。
【００６５】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。
【符号の説明】
【００６６】
１００  アイソトープ生産システム
１０２  サイクロトロン
１０４  イオン源システム
１０６  電場システム
１０８  磁場システム
１１０  真空システム
１１２  荷電粒子ビーム
１１４  ターゲットシステム
１１５  抽出システム
１１６  ターゲット材料
１１７  ビーム輸送経路
１１８  制御システム
１２０  ターゲットエリア
１２２  冷却システム
１２４  ハウジング
２００  サイクロトロン
２０２  マグネットヨーク
２０４  ヨーク体部
２０５  外部表面
２０６  加速チェンバー
２０７  エンベロープ
２０８  側面
２１０  側面
２１２  上端部
２１４  底端部
２１６  コーナー
２１７  コーナー
２１８  コーナー
２１９  コーナー
２２０  プラットフォーム
２２８  ヨーク区画
２３０  ヨーク区画
２３１  上側部分
２３２  中間面
２３３  下側部分
２３６  中心軸
２３７  放射状線
２３８  中央領域
２３９  放射状線
２４１  内側空間領域
２４３  外側空間領域
２４８  極
２５０  極
２５２  極頂部
２５４  極頂部
２６０  マグネットアセンブリ
２６４  マグネットコイル
２６６  マグネットコイル
２６８  マグネットコイルキャビティ
２７０  マグネットコイルキャビティ
２７２  チェンバー壁
２７４  チェンバー壁
２７６  真空ポンプ
２７８  ポート
２８０  タンク壁
２８２  ポンプ受け容れ（ＰＡ）キャビティ
２８３  真空またはポンプアセンブリ
２８４  ポンプデバイス
２８５  ロータリーベインまたは粗引きポンプ
２８６  リム部分
２８８  リム部分
２９０  中心軸
２９１  回転軸
２９９  長手方向軸
３０２  電動機
３０４  回転子ブレード
３０５  回転式ファン
３０６  固定子ブレード
３０８  排出管、コンジット
３１０  アウトレット
３２０  側面開放型キャビティ
３２１  リング部分
３２２  内表面
３２４  係合用表面
３２６  外部表面
３３０  ヨーク窪み
３３１〜３３４  山部
３３６〜３３９  谷部
３４０  ヨーク窪み
３４１  切り出し部
３４９  棚状部分
３５４  壁面
３５６  開口部
３７５  プラットフォーム
３７６  ターボ分子ポンプ
３７８  マグネットヨークのポート
３８０  タンク壁
３９０  リム
４２１  リング部分
４２２  内表面
４３１〜４３４  山部
４３６〜４３９  谷部
４４０  ＲＦ電極
４４１  中空のディー
４４２  ＲＦ電極
４４３  中空のディー
４４４  中心
４４５  ステム
４４７  ステム
４７１〜４７４  インターセプションパネル
４８１〜４８４  ビームスクレイパー
５００  アイソトープ生産システム
５０２  サイクロトロン
５０４  マグネットヨーク
５０６  加速チェンバー
５１４  ターゲットシステム
５２０  水平支持体
５２４  シュラウドまたはハウジング
５２８  ヨーク区画
５２９  リング区画
５３０  ヨーク区画
５３２  ターゲットアレイ
５３３  加速チェンバー
５３４  中間面
５３６  ビーム経路
５３８  中央領域
５５２  隔壁
５５４  隔壁
５５８  ユーザインタフェース
５６０  シールド窪み
５６２  ポンプチェンバー
５７６  真空ポンプ
５７８  ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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